современные методы географических исследований

Несмотря на короткую историю развития, накоплен обширный опыт применения монито- ринга в различных областях исследования Земли. На основе рекомендаций, выдвинутых на Стокгольмской конференции, в рамках ЮНЕП (программа ООН по окружающей среде) в 1975 г. была создана глобальная система мониторинга окружающей среды, представляющая собой мировую информационную систему непрерывного слежения за состоянием среды в целях ра- ционального использования природных ресурсов.

Внастоящее время осуществляются различные целевые системы мониторинга на меж- дународном уровне. В рамках программы ЮНЕСКО (организация ООН по вопросам образова- ния, науки и культуры) «Человек и биосфера» проводится мониторинг фонового состояния биосферы, включающий оценку воздействия человека на ресурсы озер, рек, болот, дельт, при- брежных зон, а также анализ влияния антропогенного загрязнения на состояние биосферы в 35 странах. Продовольственная и сельскохозяйственная организация (ФАО) совместно с ЮНЕП выполняют мониторинг тропических лесов в ряде африканских стран. В рамках Международ- ной гидрологической программы (МГП) ЮНЕСКО осуществляется мониторинг водных ресур- сов. ФАО, ЮНЕСКО, ЮНЕП ведут оценку деградации почв в африканских странах, распо- лагающихся к северу от экватора.

Европейское агентство по исследованию космического пространства участвует в организа- ции комплексного мониторинга состояния природной среды, включающего инвентаризацию сельскохозяйственных земель и прогноз урожаев; слежение за использованием земель, их классификацию и картографирование; снеговую и ледовую съемки, определение влажности почв, управление водными ресурсами; съемку океанических побережий и шельфов; исследова- ние полярных районов и движения льдов; определение и прогноз биомассы; предупреждение стихийных бедствий. Разработана система оперативного слежения за процессами опустынива-

ния с использованием космической информации на базе съемок с американского ресурсного ИСЗ «Landsat».

Врамках Всемирной метеорологической организации разворачивается глобальная система комплексного климатического мониторинга. Имеется опыт спутникового наблюдения климата на базе метеорологических и ресурсных ИСЗ в США и нашей стране. Проектируются спутни- ковые системы глобального мониторинга океана и океанических побережий.

Внашей стране формируется Общегосударственная служба наблюдения и контро- ля за уровнем загрязнения природной среды (ОГСНК). В нее входят три подсистемы контроля загрязнения: на локальном уровне в очагах интенсивного антропогенного воздей- ствия, на региональном уровне в областях значительного антропогенного воздействия и на глобальном уровне фоновых природных характеристик. Подсистема фонового мониторинга осуществляется в следующих направлениях: наблюдение за составом, круговоротом и ми- грацией загрязняющих веществ, слежение за ответной реакцией экосистем на воздействие фонового загрязнения, оценка состояния и прогноз изменений экологических систем. Разра- батываются комплексные программы специальной постоянно действующей службы эколо- гического мониторинга с использованием космической информации. По такому же принци- пу в Болгарии создана Единая национальная система наблюдения и информации о состоя- нии природной среды. Кроме того, в настоящее время в России осуществляется целевой космический мониторинг лесопожарной ситуации на базе информации с ИСЗ «Метеор».

ПРИМЕРЫ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ГЕОГРАФИИ

Среди многочисленных примеров применения космических методов в географии оста-

новимся на результатах комплексных географических исследований Приаралья и пустыни Кызылкум — района с критической экологической ситуацией. В последние десятилетия в Приаралье наблюдается ухудшение состояния природной среды, вызванное как изменени- ем климатических факторов, так и практикуемой системой природопользования. Для оцен-

ки реального состояния и тенденций нарушения природной среды в регионе проводятся комплексные исследования ландшафтных особенностей территории, специфики при- родопользования и процессов опустынивания. Осуществление подобных исследований в оперативном режиме на региональном уровне наиболее эффективно с помощью космическо-

51

го мониторинга.

Создание системы комплексного космического мониторинга современных ландшаф- тов, природопользования и опустынивания Приаралья осуществляется в целях обес- печения постоянного наблюдения за изменениями природной среды, выявления конкретных причин нарушений ландшафтов, разработки научно обоснованных рекомендаций по предот- вращению негативных последствий опустынивания и проведения контроля их выполне- ния.

Создание системы космического мониторинга предусматривает разработку классифи- кации, методов, структуры и программы исследований. В основе мониторинга лежат комплексные космическая, аэро- и наземные съемки, обеспечивающие исследования на ре- гиональном и локальном уровнях: Выделены три основные блока мониторинга: съемки Зем- ли, обработки информации и управления. Комплексная программа включает три подпро- граммы мониторинга: ландшафтов, природопользования и процессов опустынивания. В рамках подпрограмм определен конкретный набор объектов исследования и их характери- стики, устанавливаемые с помощью дистанционных методов. Разработаны требования к космической съемке для решения различных задач мониторинга (5).

Вцелях проведения комплексных исследований Приаралья и пустыни Кызылкум были использованы мелкомасштабные черно-белые космические фотоснимки с орбитальной станции «Салют» в масштабе 1:2400000 за 1975—1980 гг., обеспечивающие сплошное покрытие территории. Применялись также многозональные черно-белые, синтезированные спектрозональные фотоснимки с ИСЗ «Ресурс-Ф» в масштабе 1:1000000 с многократным покрытием района исследования и 1:200000 на отдельные территории за 1980—1989 гг. Кроме космических снимков, были проанализированы многочисленные текстовые и кар- тографические источники, а также результаты собственных выборочных наземных иссле- дований.

Комплексные географические исследования Приаралья и пустыни Кызылкум в рам- ках космического мониторинга включали фундаментальное, специальное и оперативное картографирование территории по космическим снимкам. В основу положено дешифриро- вание и картографирование современных ландшафтов в масштабах 1:2500000 и 1:1000000. На базе ландшафтных созданы карты процессов опустынивания, многолет- ней динамики, геоэкологической обстановки, природной очаговости болезней, мероприятий по борьбе с опустыниванием в основном в тех же масштабах. Кроме того, на ключевых уча- стках по материалам разновременной космической и аэросъемки в масштабах 1:200000 и крупнее с использованием собственных наблюдений на местности созданы крупномасштаб- ные карты современных ландшафтов и их динамики.

Воснове комплексных географических исследований территории лежит составление фундаментальных карт современных ландшафтов, послуживших базой для последующего специального картографирования. Карты современных ландшафтов отражают фактическую

ландшафтную дифференциацию территории с учетом характера их антропогенной измененности

восновном на уровне видов ландшафтов. На них выделены природные ландшафты в Централь- ном Кызылкуме и их антропогенные модификации, сформировавшиеся в основном под воздей-

ствием длительного орошения в дельтах и долинах Амударьи и Сырдарьи и выпаса скота в песчаных, солончаковых и глинистых пустынях, а также ландшафты обсохшего дна Аральского моря.

Составленные на ландшафтной основе карты процессов опустынивания характеризуют распространение групп негативных процессов, протекающих в различных компонентах ланд- шафтов и приводящих к деструктивным изменениям природной среды. На картах показано около 30 процессов, вызывающих изменения в рельефе, поверхностных и подземных водах, почвах и растительном покрове. Выделены группы процессов, связанные с обсыханием мор- ского дна и дельтово-аллювиальных равнин, пастбищной дигрессией, ирригационным и постир- ригационным опустыниванием. Выявлена четкая приуроченность конкретного набора процессов к определенным ландшафтам и типам использования земель.

Карты многолетней динамики ландшафтов за последние 30 лет передают характер и сте- пень изменения природной среды в условиях нарастающего антропогенного воздействия. Мно-

52

голетние изменения структуры и состояния ландшафтов выявлены с помощью ретроспективного дешифрирования многолетнего ряда космических снимков и их сопоставления с географиче- скими картами района исследования, составленными с начала 60-х гг. На картах показаны территории, на которых произошло формирование первичных ландшафтов, смена одних ланд- шафтов другими; изменения структуры ландшафтов в пределах одного инварианта, изменение свойств и отдельных черт структуры ландшафтов; признаки изменений не обнаружены.

Рис. 8. Схема эволюционных изменений солончака Айдар: 1 — изменений речного стока; 2 — изме- нений подземного стока; 3 — антропогенное перераспределение речных вод; 4 — влияние антропоген- ного озера на окружающую среду (а — усиление испарения и транс-пирации, б — развитие ин- фильтрации и подтопления земель, в — уменьшение глубины залегания грунтовых вод, г — увеличе- ние минерализации грунтовых вод, д — уменьшение аридности климата); 5 — процессы, харак- терные для начала 80-х годов; 6 — процессы, характерные для начала 60-х годов

Эволюционные преобразования ландшафтов пустыни Кызылкум катастрофического ха-

рактера прослежены с использованием материалов разновременной космической съемки на примере формирования антропогенного озера Айдаркуль с обширной зоной подтопления на месте бывшего солончака Айдар. На ключевом участке, включающем Голодную степь и юго- восточную окраину Кызылкума, составлена карта современных ландшафтов в масштабе 1:1 000000 и концептуальная модель эволюционных изменений в виде блокдиаграммы. На ней в качестве единой геосистемы представлены долина реки Сырдарьи с Чардарьинским водохрани- лищем, орошаемым ее водами массив сельскохозяйственных земель в Голодной степи и природная депрессия Айдар. На блок-схеме отражена смена ландшафтной структуры при- родной депрессии с процентным соотношением площадей ландшафтов, характерным для дан- ной территории в 1954 и 1983 гг. (рис. 8). Системой стрелок переданы антропогенные факто- ры, вызвавшие эволюцию ландшафтов и многочисленные негативные последствия этого явле- ния. Карты геоэкологической обстановки построены с учетом предыдущих карт. Геоэкологиче- ская оценка проводилась в рамках выделенных ландшафтных единиц. Для них установлен преобладающий тип изменений: природный, природно-антропогенный; указаны преобладаю- щие группы природно-антропогенных процессов. Проведена оценка степени изменений основ- ных ландшафтных компонентов по пятибалльной шкале в соответствии с разнообразными клас- сификациями. Отмечены современные тенденции изменений ландшафтов: восстановительные, дигрессионные.

На основе перечисленных сведений, используя разработанную геоэкологическую класси- фикацию современных ландшафтов, на картах выделены пять основных категорий ландшаф- тов: естественные, оптимизированные (преобразованные в хозяйственных целях), компенси- рованные (восстановленные до исходного или близкого к нему состояния), угнетенные и

53

нарушенные, а также их различные сочетания. Выявление нарушенных, сочетание нарушен-

ных и угнетенных ландшафтов послужило обоснованием для выделения зон экологического бедствия.

Исходя из результатов проведенного картографирования, обширная зона экологическо- го бедствия зафиксирована на большей части Приаралья, включая высохшие участки морско- го дна, периферические части дельт Амударьи и Сырдарьи, разделяющие их древнеаллювиаль- ные равнины. В Кызылкуме выделены три района экологического бедствия: эоловые равнины на севере пустыни, древнеаллювиальные и эоловые равнины в периферической части Бухарско- го оазиса, а также эоловые и глинистые равнины в юго-восточной части Кызылкума.

В рамках комплексного картографирования на ландшафтной основе составлена схема распространения и динамики эпизоотии чумы среди грызунов в масштабе 1:4000000. При этом были использованы материалы разновременной космической съемки, а также данные Узбек- ской противочумной станции за 1948—1982 гг. В результате картографирования выявлены ре- гиональные особенности ландшафтной дифференциации и динамики природной очаговости бо- лезней в условиях опустынивания. Статистическая обработка данных многолетних наблюдений позволила определить характерные динамические ряды эпизоотии в различных ландшафтах. Сопоставление результатов статистических и картографических исследований позволило уточ- нить природные и антропогенные предпосылки многолетних миграций эпизоотии чумы в преде- лах пустыни Кызылкум.

На базе приведенных карт составлена карта мероприятий по борьбе с опустынива- нием в масштабе 1:2500000. На ней даны рекомендации по осуществлению комплекс-

ных мер на базе существующих предложений и регионального опыта с учетом реальной геоэкологической обстановки. В рамках ландшафтных выделов представлены комплексы водных, фито-, земельных, химических, рекультивационных, а также социально-эконо- мических и научно-исследовательских мероприятий. Таким образом возможно более полно и объективно учесть опыт внедрения эффективных мер на отдельных участках пустыни и рас- пространить его на весь район исследования, основываясь на выделении ландшафтов- аналогов.

Проведенные комплексные географические исследования, включающие картографиро- вание и составление концептуальных моделей функционирования и развития ландшафтов,

представляют собой целостный ряд экспериментальных научных разработок космического мониторинга, осуществляемых в целях контроля и оптимизации природной среды различ- ных регионов мира с использованием материалов, получаемых с разнообразных космиче- ских аппаратов.

8.Г р и г о р ь е в А. А. Антропогенные воздействия на природную среду по наблюде- ниям из космоса.— Л.: Наука, 1985.

9.Дешифрирование многозональных аэрокосмических снимков. Методика и результа- ты.— М.: Наука; Берлин: Академиферлаг, 1982.

10.Дешифрирование многозональных аэрокосмических снимков. Сканирующая система Фрагмент. Методика и результаты.— М.: Наука; Берлин: Академиферлаг, 1988.

54

11. К н и ж н и к о в Ю. Ф., К р а в ц о в а В. И. Аэрокосмические методы карто- графирования и географических исследований. Итоги науки и техники, серия картогра- фия.— М.: ВИНИТИ АН СССР, 1984.— Т. 11.

14.Планета Земля из космоса.— М.: Планета, 1987.

15.С л а д к о п е в ц е в С. А. Изучение и картографирование рельефа с использовани- ем аэрокосмической информации.— М.: Недра, 1982.

16.Справочник по картографии.— М.: Недра, 1988.

17. Diercke Weltraumbild—Atlas.—Braunschweig: Westermann,1981.

18.GEMS—The Global Environment Monitoring System.— UNEP, 1982.

19.Global Environment Monitoring. A. Report Submitted to the LJ. N. Conf. on the Human Environment.— Stockholm, 1972; Stockholm. SCOPE, 1972.

20.National Geographic Atlas of North America. Space Age Port rait of a Continent.— Wash.: D. C. National Geographical Society, 1987.

55

началась подготовка ландшафтоведов-геохимиков.

Исследования в области поисковой геохимии позволили разработать основы геохимиче- ской систематики ландшафтов, принципы районирования территории по условиям проведения геохимических поисков, установить основные закономерности формирования вторичных орео- лов рассеяния рудных месторождений в различных природных зонах, палеогеографических и палеогеохимических обстановках, разработать теорию геохимических барьеров в зоне ги- пергенеза, предложить критерии и способы оценки выявляемых при поисках руд геохимических аномалий, разработать принципы ландшафтно-геохимического картографирования и ряд дру- гих вопросов (8, 6, 10, 20, 21 и др.). Ландшафтно-геохимические исследования при поисках руд и разработанные при этом теоретические и методические вопросы показали их важное при- кладное значение и выдвинули геохимию ландшафтов в качестве одной из теоретических ос- нов геохимических методов поисков полезных ископаемых. Работы по применению методов гео- химии ландшафтов в поисковой геохимии в настоящее время проводятся научными орга- низациями и вузами, многими производственными геологическими объединениями и экспеди- циями.

Геохимические поиски полезных ископаемых были до конца 60-х гг. основной областью практического применения ландшафтно-геохимических методов. С начала 70-х гг. большое значение приобрели проблемы загрязнения окружающей среды и для геохимии ландшаф- тов начался следующий этап развития. Важно отметить, что теоретические и методические принципы, применяемые при поисках руд, создали основу для быстрого внедрения геохимиче- ских методов в науку об окружающей среде. С конца 60-х гг. начинает создаваться новое направление научного знания — геохимия окружающей среды, лежащее на стыке геохимии, географии и экологии.

Ворбиту интересов этого научного направления входит оценка воздействия техногенеза — добычи полезных ископаемых, промышленности, транспорта, сельского хозяйства — на при- родные ландшафты, разработка методик геохимического мониторинга природной среды, созда- ние эколого-геохимических карт, отражающих современную антропогенную трансформацию ландшафтов. Геохимические оценки становятся необходимыми при проведении экологических экспертиз предприятий, городов и промышленных районов.

Впоследние 10—15 лет исследования геохимического воздействия техногенеза на ландшафты различных природных зон и областей вскрыли многие закономерности формирова- ния и изменения во времени и пространстве техногенных геохимических аномалий, выявили различную степень буферности природных систем к техногенному воздействию. Они послужили основой развития теории природных и техногенных ландшафтно-геохимических систем, выяв- ления критериев их устойчивости к техногенезу и создания нового понятийного аппарата. Были разработаны принципы прогнозного ландшафтно-геохимического районирования и созда- на серия карт на территорию СССР и отдельные районы (16, 7, 23, 4, 2, 1).

Особое место в изучении влияния техногенеза на среду обитания человека занимают эко- лого-медико-геохимические исследования. Они показали значение техногенного загрязнения среды промышленных центров в повышении риска развития у людей злокачественных опухо- лей. Этими исследованиями охвачены бассейн р. Урал, Северный Прикаспий, Южный Казах- стан, ряд городов (Москва, Астрахань, Магнитогорск и др.). Их результаты внедряются в практику санитарно-гигиенической и медицинской службы.

Другим важным направлением приложения ландшафтно-геохимических методов явился фоновый мониторинг природной среды, для осуществления которого необходимо знание зако- номерностей естественных процессов миграции и концентрации химических элементов в ланд- шафтах различных природных зон и провинций (15). Для целей фонового мониторинга на- учно-методическое и практическое значение имеют работы по геохимии ландшафтов отдель- ных регионов или типов ландшафтов (10, 11).

С геохимией ландшафтов методически тесно связаны исследования по оценке степени за- грязнения сельскохозяйственных и городских территорий, проводимые геологическими органи- зациями. Под руководством Ю. Е. Саета была разработана методика геохимической оценки ис- точников загрязнения окружающей среды, территорий городов, поверхностных водотоков, воз- действия горнодобывающих предприятий (5). Важное значение в этих исследованиях также

57

придается медико-геохимическим вопросам, эколого-геохимическому нормированию степени и характера загрязнения.

В краткой главе невозможно рассказать обо всем многообразии ландшафтно- геохимических методов и подходов. Поэтому далее приводятся примеры наиболее активно развивающихся современных направлений геохимии ландшафтов.

ФОНОВЫЙ ГЕОХИМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

Во многих странах мира, в том числе и у нас в стране, проводятся широкие междисцип- линарные исследования по экологическому мониторингу, т. е. по контролю состояния при- родных систем и их изменения под воздействием антропогенных нагрузок. Традиционно экологический мониторинг делится на два основных вида — фоновый, заключающийся в слежении за биологическими, геохимическими и геофизическими параметрами природной среды в районах, расположенных вне сферы влияния локальных источников загрязнения, и импактный, направленный на оценку степени загрязнения и трансформации среды в про- мышленных, урбанизированных и сельскохозяйственных районах.

Виды фонового мониторинга, методология и методика исследований довольно раз- нообразны. В нашей стране они разрабатывались И. П. Герасимовым, Ю. А. Израэлем, В. Е. Соколовым, Ф. Я. Ровинским и др. Анализ результатов экологического, в том числе и гео- химического мониторинга в биосферных заповедниках и фоновых станциях показал, что наблюдения должны улавливать не только тенденции изменения геохимического состоя- ния отдельных компонентов природных систем (воздуха, вод, почв, растений, животных). Для некоторых из них, например почв, это сделать на фоновом уровне достаточно сложно. Главное — мониторинг должен характеризовать поведение всего ландшафта — продукта взаимодействия слагающих его компонентов, или блоков, как сложной природной системы.

Именно поэтому для целей фонового геохимического мониторинга особенно адекватны оказались методы геохимии ландшафтов, обеспечивающие целостное геохимическое изу- чение природных систем (24, 15).

Среди геохимических методов, используемых при фоновом мониторинге природной сре- ды, можно выделить три основных: 1) метод кларков; 2) изучение геохимической структуры ландшафта, 3) метод биогеохимических циклов. Кратко охарактеризуем эти методы.

Метод кларков. Методом кларков будем называть исследования, связанные с оценкой распространенности химических элементов в различных природных средах — от глобаль- ных геосфер до локального уровня ландшафтов или экосистем Анализ распространен-

ности химических элементов в различных сферах и оболочках Земли и их компонентах является одной из фундаментальных концепций геохимии. Этой проблемой занимались практически все крупные геохимики.

В честь американского геохимика Ф. У. Кларка (1847—1931), посвятившего всю свою жизнь исследованию состава земной коры, один из основателей геохимии А. Е. Ферс- ман (1883—1945) в 1923 г. предложил среднее содержание химического элемента в земной коре или ее какой-то части называть термином «кларк».

Кларки литосферы. Для понимания закономерностей распространенности химиче- ских элементов в земной коре важное значение имеют основные геохимические законы.

Закон Гольдшмидта: абсолютное количество элементов, т. е. кларки, зависит главным образом от строения атомного ядра; распространенность элементов, связанная с их миграци- ей, определяется строением наружных электронных оболочек и в меньшей степени ядерными свойствами.

Закон Кларка-Вернадского: в природе преобладает рассеянное состояние вещества (все элементы есть везде), т. е. любой из известных в природе химических элементов можно об- наружить во всех системах Земли. Наличие или отсутствие элемента в изучаемом объекте или системе зависит не от их собственных свойств, а от чувствительности используемых анали- тических методов.

Различают глобальные, региональные и локальные кларки элементов. В настоящее вре- мя установлен ряд глобальных кларков литосферы и основных типов горных пород (14).

58

Содержание химических элементов в различных типах горных пород, как правило, отли- чается от кларка литосферы. Количественно это отличие В. И. Вернадский предложил выражать к л а р к о м к о н ц е н т р а ц и и (КК), представляющим собой отношение весового содержа- ния данного элемента в природном объекте Сi к кларку литосферы К:

KK = CiK ñ 1.

Эта величина всегда больше 0. Если КК = 1, то содержание элемента в объекте равно его содержанию в литосфере. В том случае, когда Сi значительно меньше К, для получения це- лых чисел и большей контрастности показателя целесообразно рассчитывать обратные вели- чины — к л а р к и р а с с е я н и я (КР), показывающие, во сколько раз кларк больше со- держания элемента в данном объекте:

KР = CiK á 1.

Таким образом, кларки концентрации и рассеяния — показатели, характеризующие отно- сительную распространенность химических элементов в природе.

Средние содержания химических элементов в главных типах горных пород иногда име- нуют кларками этих пород. Одни типы пород близки по химическому составу к литосфе- ре, другие могут очень сильно отличаться от нее и между собой (рис. 9).

Рис. 9. Геохимические спектры пород: 1 — кислых; 2 — основных; 3 — ультраосновных

Химический состав горных пород зависит от их возраста, генезиса, литологических, ре- гиональных и других особенностей. Он может существенно изменяться под воздействием нало- женных процессов, обусловленных эволюцией тектонических, климатических, ландшафтно- геохимических условий в течение геологического времени. Особенно широко распространены изменения горных пород под влиянием термальных вод в зонах тектонических разломов, на-

59

пример в вулканических областях, а также выветривания, почвообразования и других процес- сов.

Кларки гидросферы. Гидросфера Земли состоит из трех неравных по массе со- ставных частей — вод Мирового океана (93%), поверхностных (озерных и речных), подземных и грунтовых вод. Воды каждой из этих составляющих имеют свой средний химический состав

(14).

Особенно сильно по степени минерализации, ионному и микрокомпонентному составу,

формам нахождения элементов отличаются воды континентального блока и воды Мирового океана. Трансформация химического состава преимущественно пресных вод континентов, где преобладают взвешенные формы нахождения элементов, происходит в прибрежных зонах океа- нов, дельтах и эстуариях рек. В минерализованных океанических водах доминируют растворен- ные формы элементов. Концентрации всех элементов в океанской взвеси в десятки, сотни и даже тысячи раз ниже, чем в речной взвеси, за счет резкого сокращения доли силикатных форм, в том числе и таких слабых мигрантов, как алюминий.

Особенно большие колебания глобальных и глобально-региональных кларков в гидросфере характерны для искусственно созданных загрязняющих веществ (пестициды, полихлорбифени- лы и др.), высокие концентрации которых, в отличие от соединений, существующих в природе, например, тяжелых металлов, приурочены только к регионам с наиболее интенсивной про- мышленной и сельскохозяйственной деятельностью (Западная Европа, Северная Амери- ка).

К л а р к и ж и в о г о в е щ е с т в а . Как и другие глобальные геохимические константы,

кларки живого вещества лишь условно характеризуют средний химический состав организмов Земли. Систематическая (родовая, видовая), региональная, местная и другие виды биогеохи- мической изменчивости существенно дифференцируют средний химический состав живых ор- ганизмов.

Между составами живого вещества и земной коры в целом нет прямой пропорцио- нальной зависимости. В составе литосферы по массе преобладают слабоподвижные элемен- ты — кремний, железо, алюминий, которых мало в живых организмах. Кислород, которого много и в живых организмах, и в литосфере, находится в них в различных формах: в ор- ганизмах он вместе с водородом образует воду и органические соединения, а в литосфере он входит в состав силикатов, окислов, органогенных пород и других соединений. Живые организмы избирательно поглощают из окружающей среды только доступные им подвиж- ные формы элементов, имеющие важное физиологическое значение. Поэтому они обогаще- ны так называемыми биофилами — фосфором, серой, калием, бором.

Обычно используются три основных метода выражения химического состава био- логических объектов: в расчете на живую (сырую) массу организма, на массу сухого ор- ганического вещества и на золу, т. е. на количество минеральных веществ, содержащихся в организме. Каждый из этих способов расчета употребляется в различных целях. При сравнении состава живого вещества и литосферы используются обычно сведения о содер- жании химических элементов в золе. Абсолютные содержания элементов, полученные при расчете на золу, больше их содержания в сухом веществе в 10—20 раз. На глобальном уровне одним из самых общих параметров, характеризующих специфику химического со- става биосферы, являются кларки концентрации элементов, рассчитанные на сырую массу живого вещества, которые А. И. Перельман (20) именует биофильностью элементов. Наи- большей биофильностью обладают углерод (7800 КК), азот (160 КК) и водород (70 КК). Высокую биофильность имеют также сера, фосфор, кальций, калий, бор, бром, цинк, йод, серебро.

Кларки концентрации элементов, полученные при расчете на зольную часть живого ве- щества планеты, мы предлагаем называть общей биогенностью (Бо) элементов. При рас- чете этого показателя для живых организмов конкретных регионов или отдельных систе- матических групп мы имеем дело со специальной или частной биогенностью (Бс) элемен- тов, которая аналогично породным кларкам может существенно отличаться от общей био- генности под влиянием систематической и экологической биогеохимической специализации. Близкий по сути показатель — биотичность элементов, представляющий собой отношение

60